Что называется тепловым пограничным слоем и как он связан с гидродинамическим пограничным слоем. Как связана величина коэффициента теплоотдачи с толщиной теплового пограничного слоя.

Тепловой пограничный слой — это слой жидкости у стенки, в пределах которого температура изменяется от значения, равного температуре стенки, до значения, равного температуре жидкости вдали от тела.

Для области внутри теплового пограничного слоя справедливо условие ∂t/∂y≠0, а на внешней границе и вне его (точнее, при y=k t=(1—ε)t₀, где ε<<1, так как температура t должна асимптотически стремиться к значению t₀) ∂t/∂y=0 и t=t₀. Таким образом, все изменение температуры жидкости сосредоточивается в сравнительно тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности тела.

Коэффициент теплоотдачи обратно пропорционален толщине пограничного слоя

Если допустить что температура в тепловом пограничном слое изменяется линейно то можно записать:

α=λ_ж/δ_т

 

37. Каково практическое значение теории подобия и её основных теорем? Знание какого числа подобия дает возможность определит коэффициент теплоотдачи?

Условия подобия физических явлений: 1)явления одинаковы по своей природе и протекают в геометрически подобных системах; 2) Имеет место подобие скоростей, полей температуры, движения и тепловых потоков. Эти условия являются необходимыми, но не достаточными. Для того чтобы явления были подобными должны соблюдаться определённые соотношения.

Знание числа Нуссета дает возможность определить коэффициент теплоотдачи α.

α=(Nu×λ_ж)/l

38. Опишите последовательность определения теплового потока при теплопередаче, основанную на теории подобия.

1.На основе особенностей данного явления из литературы выбираем конкретное уравнение подобия.

2.На базе условий однозначности подсчитывается определяющие числа подобия стоящие в правой части уравнения (Re).

3.Определяется число Нуссельта, а затем α.

Ну затем соответственно зная α подсчитываем тепловой поток Q. Например по формуле: Q=α×Δt×F

 

Чем отличается спектральная плотность излучения от интегральной? Как меняется длина волны, соответствующая максимальной интенсивности излучения с ростом температуры тела? Сформулируйте закон Стефана-Больцмана.

Поток энергии излучаемый с единицы поверхности тела в единицу времени во всем диапазоне длин волн от 0 до бесконечности называется полный или интегральный поток излучения.

Если рассмотреть излучение с единицы поверхности тела, то получим поверхностную плотность интегрального потока излучения или интегральную излучательную способность.

E=dQ/dF [Вт/м²]

Если рассмотреть излучение в узком диапазоне длин волн то получим поверхностную плотность спектрального потока излучения или спектральную излучательную способность тела.

E_λ=dE/dλ [Вт/м³]

Закон Вина выражает связь между температурой тела и длинной волны соответствующей максимальной излучательной способности тела:

Λ_m=(2.9 * 10^-3)/Т, м

Закон Стефана – Больцмана выражает зависимость между температурой и интегральной излучательной способностью тела

E₀=G₀T⁴- абс. Черное тело, где G₀=5.67 *10^-8 Вт/(м²К⁴)

Другой вид записи: E₀=С₀(T/100)⁴ , где С₀ – коэф-т излучения абсолютно черного тела., С₀ = 5.67 Вт/м²К⁴

Этот закон может применяться и для реальных тел. В этом случае необходимо ввести понятие степень черноты.

ε=Е/Е₀ – интегральная степень черноты.

ε_λ=Е_λ/Е_0λ – спектр.

 

Е_λ E₀=ε С₀(T/100)⁴ – для реального тела

 

Е_0λ

λ

Е_λ

Что называется эффективным потоком излучения? Что характеризует угловые коэффициенты от чего они зависят? Запишите в общем виде формулу теплового потока передаваемого от одного тела к другому при их взаимном расположении.

Q_пад

 

Q_погл Q_соб

Q_отр

Q_погл = Q_пад *A= Q_пад* ε

Q_эф= Q_соб+ Q_отр

Q_отр= Q_пад *(1-A)= Q_пад*(1- ε)

В результате лучистого теплообмена в данном теле будет накоплена энергия которую обозначают Qрез

Qрез= Q_погл- Q_соб

Qэф=Qсоб + (Qсоб+Qрез)(1/ε – 1)

 

T₁ F₁ ε₁

Qэф1

Qэф2 T₂ F₂ ε₂

Qэф1*ϕ₁₂ – часть излучения 1 тела которое попадает на 2-е.

Qэф2*ϕ₂₁ – 1-го на 2-е.

ϕ₁₂ и ϕ₂₁ – угловые коэффициенты, их величина зависит от формы и взаимного расположения тел.

Обладают свойством взаимности ϕ₁₂*F₁= ϕ₂₁*F₂

Q₁₂=Qэф1*ϕ₁₂ – Qэф2*ϕ₂₁

Вывод с помощью уравнения Стефана-Больцмана.

Q₁₂=C₁₂ϕ₁₂F₁[(T₁/100)⁴ – (T₂/100)⁴], где C₁₂=C₀ /[1+ ϕ₁₂(1/ε₁ – 1) + ϕ₂₁(1/ε₂ – 1)] – приведенный коэффициент излучения с 1-го на 2-е тело.

 

 

42. Сформулируйте понятие топливо. Дайте характеристику видов топлива. Какие требования предъявляются к топливам для автомобильных ДВС? Теплота сгорания топлива, низшая и высшая теплота сгорания.

Под топливами понимают вещества, выделяющие в результате каких либо преобразований (сгорания) теплоту, которая может быть использована.

Твердые топлива: естественные – дрова, торф, каменный и бурый уголь, сланцы; искусственные – древесный уголь, кокс, угольная пыль, брикеты.

Жидкое: естественное – нефть; искусственные – бензин, керосин, мазут, спирты, смолы и т.д.

Газообразное: естественное – природный газ; искусственные – коксовый газ, сжиженный нефтяной газ и др.

Требования:

1. Легкая испаряемость при различных температурах окружающейй среды.

2. Мелкость распыления при впрыске форсункой (важно для дизелей)

3. Плавность сгорания

4. Сгорания без кокса и нагарообразования.

5. Низкая токсичность, безопасность и по возможности малая стоимость.

Теплота сгорания - это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании топлива.

Под высшей теплотой сгорания понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания.

Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учёта теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров также называют скрытой теплотой сгорания.